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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Steuern einer Fahrzeugmaschine
und insbesondere das Steuern einer Fahrzeugmaschine bei gewissen
Leistungsschaltmanövern,
die mit einem Schaltgetriebe verbunden sind.
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HINTERGRUND
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Bei
Fahrzeugen mit einem Schaltgetriebe umfasst das Schalten von Gängen allgemein,
dass der Fahrer ein Kupplungspedal drückt, ein Gaspedal loslässt und
einen Gangwahlhebel manipuliert, um zwischen Gängen umzuschalten. Nachdem
der Fahrer mit dem Gangwahlhebel einen gewünschten Gang gewählt hat,
wird das Kupplungspedal zum gleichen Zeitpunkt losgelassen, an dem
das Gaspedal wieder sanft gedrückt
wird; dies führt
typischerweise zu einem glatten Übergang
von einem Gang zu einem anderen.
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Bei
einem Fahren auf Leistung kann der Fahrer jedoch wollen, dass das
Gaspedal deutlich gedrückt
bleibt, während
er das Schaltgetriebe hoch schaltet; eine Technik die manchmal als
ein ”No-Lift-Upshift” bzw. ein
Hochschalten, ohne den Fuß vom
Gaspedal zu nehmen, bezeichnet wird. Obwohl diese Art von Leistungsfahrtechnik
die Schaltzeit verringern und damit die Gesamtbeschleunigung des
Fahrzeugs erhöhen
kann, kann sie der Maschine, dem Getriebe und anderen Teilen des
Fahrzeugantriebsstrangs auch Belastungen auferlegen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugmaschine bereitgestellt,
die mit einem Schaltgetriebe gekoppelt ist. Das Verfahren kann die
Schritte umfassen, dass: (a) mindestens eine Fahrerbetriebsbedingung
bewertet wird, die für
eine Fahrerabsicht repräsentativ
ist; (b) die mindestens eine Fahrerbetriebsbedingung verwendet wird,
um die Wahrscheinlichkeit eines Leistungsschaltmanövers mit
dem Schaltgetriebe zu ermitteln; und (c) dann, wenn ein Leistungsschaltmanöver mit
dem Schaltgetriebe wahrscheinlich ist, die Ausgabe der Fahrzeugmaschine
während
eines gewissen Abschnitts des Leistungsschaltmanövers gesteuert wird.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
wird ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugmaschine, die mit einem
Schaltgetriebe gekoppelt ist, bereitgestellt. Dieses Verfahren kann
die Schritte umfassen, dass: (a) ein Kupplungssignal bewertet wird;
(b) das Kupplungssignal verwendet wird, um ein No-Lift-Upshift-Manöver mit
dem Schaltgetriebe vorherzusehen; und (c) dann, wenn ein No-Lift-Upshift-Manöver mit
dem Schaltgetriebe vorhergesehen wird, das Fahrzeugdrehmoment während eines
gewissen Abschnitts des No-Lift-Upshift-Manövers begrenzt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte
beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung werden hier nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen
und wobei:
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1 ein
Blockdiagramm eines beispielhaften Maschinensteuerungssystems ist;
und
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2 ein
Flussablaufplan ist, der ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern
einer Fahrzeugmaschine während
eines Leistungsschaltmanövers, etwa
eines No-Lift-Upshifts,
veranschaulicht und das mit dem Maschinensteuerungssystem von 1 verwendet
werden kann.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug auf 1 sind Abschnitte eines beispielhaften
Maschinensteuerungssystems 10 gezeigt, die zum Steuern
einer Fahrzeugmaschine während
gewisser Schaltmanöver
verwendet werden können,
welche ein Schaltgetriebe verwenden, wie etwa No-Lift-Upshifts und
andere Leistungsschaltmanöver.
Es ist festzustellen, dass 1 nur eine
schematische Darstellung einiger Abschnitte eines Maschinensteuerungssystems
ist, und dass das hier beschriebene Verfahren mit einer beliebigen
Anzahl anderer Systeme verwendet werden kann und nicht auf das beispielhafte
hier gezeigte begrenzt ist. Gemäß dieser
speziellen Ausführungsform
umfasst das Maschinensteuerungssystem 10 allgemein einen
Gaspedalsensor 12, einen Kupplungspedalsensor 14,
einen Gangwahlhebelsensor 16, ein elektronisches Fahrzeugmodul 18,
ein Maschinensteuerungsmodul 20, eine Maschine 22,
ein Zündsystem 24 und
ein Luft/Kraftstoff-System 26.
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Eine
beliebige Anzahl verschiedener Sensoren, Komponenten, Einrichtungen,
Module usw. kann das Maschinensteuerungssystem 10 mit Informa tionen
oder anderen Eingaben versorgen, die mit dem hier beschriebenen
Maschinensteuerungsverfahren verwendet werden können. Diese umfassen beispielsweise
die in 1 gezeigten beispielhaften Sensoren sowie andere,
die in der Technik bekannt sind, aber hier nicht gezeigt sind. Es
ist festzustellen, dass der Gaspedalsensor 12, der Kupplungspedalsensor 14,
der Gangwahlhebelsensor 16 sowie jeder andere Sensor, der
in dem Maschinensteuerungssystem 10 angeordnet und/oder
von diesem verwendet wird, in Hardware, Software oder einer Kombination
aus beidem ausgeführt
sein kann. Diese Sensoren können
die Bedingungen, für
welche sie bereitgestellt sind, direkt erfassen, oder sie können Bedingungen
auf der Grundlage von Lesewerten, die von anderen Sensoren, Komponenten,
Einrichtungen, Modulen, Teilen des Systems usw. aufgenommen werden,
indirekt ermitteln oder berechnen. Außerdem können diese Sensoren mit dem
elektronischen Fahrzeugmodul 18 direkt gekoppelt sein, über andere
elektronische Komponenten, etwa das Maschinensteuerungsmodul 20,
indirekt gekoppelt sein, über
einen Fahrzeugkommunikationsbus, ein Netzwerk usw. gekoppelt sein
oder gemäß einer
anderen in der Technik bekannten Anordnung gekoppelt sein. Dies sind
nur einige der Möglichkeiten,
da auch jeder Sensortyp oder jede Sensoranordnung, der bzw. die
in der Technik bekannt ist, verwendet werden kann.
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Der
Gaspedalsensor 12 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein
Beschleunigungssignal bereit, das allgemein die Position, die Bewegung und/oder
den Status eines Gaspedals darstellt. Fachleute werden feststellen,
dass eine Anzahl verschiedener Typen von Gaspedalsensoren verwendet
werden kann; diese umfassen kontaktlose Sensoren (z. B. optische
Sensoren, elektromagnetische Sensoren usw.) sowie Kontaktsensoren
(z. B. Potentiometer, Kontaktschalter usw.). Bei einer beispielhaften
Ausführungsform
umfasst der Gaspedalsensor 12 einen kontaktlosen Sensor
mit einem Hall-Effekt-Element und ist mit dem Gaspedal funktional
so gekop pelt, dass er die aktuelle Position, Drehgeschwindigkeit und/oder
Drehbeschleunigung des Gaspedals ermitteln kann.
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Der
Kupplungspedalsensor 14 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein
Kupplungssignal bereit, das allgemein die Position, die Bewegung und/oder
den Status eines Kupplungspedals darstellt. Wie beim Gaspedalsensor
gibt es eine Anzahl verschiedener Sensortypen, die verwendet werden können, welche
die vorstehend erwähnten
kontaktlosen Sensoren und Kontaktsensoren umfassen. Bei einer beispielhaften
Ausführungsform
umfasst der Kupplungspedalsensor 14 einen kontaktlosen
Sensor mit einem Hall-Effekt-Element, der mit dem Kupplungspedal
funktional so gekoppelt ist, dass er dessen aktuelle Position, Drehgeschwindigkeit
und/oder Drehbeschleunigung ermitteln kann. Bei einer anderen beispielhaften
Ausführungsform
umfasst der Kupplungspedalsensor 14 einen Kontaktsensor
mit einem elektronischen Schalter, der den Status oder Zustand des
Kupplungspedals anzeigt; das heißt, ob das Kupplungspedal ”gedrückt” oder ”nicht gedrückt” ist oder
nicht. Andere Messwerte oder Lesewerte können zur Ermittlung oder Berechnung
der Position oder des Status des Kupplungspedals verwendet werden,
statt dass sie bzw. er direkt erfasst wird. Zum Beispiel kann der
Kupplungspedalsensor 14 die Verschiebung eines Haupt- und/oder
Nebenzylinders, den Status eines Kupplungsfreigabelagers, die Drehzahlen
von Antriebs- und/oder Abtriebswellen oder ein anderes in der Technik
bekanntes Verfahren zum Sammeln von Informationen hinsichtlich des
Kupplungspedals verwenden.
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Der
Gangwahlhebelsensor 16 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein
Gangsignal bereit, das allgemein die gegenwärtige Gangwahl des Schaltgetriebes
darstellt. Der Gangwahlhebelsensor 16 kann beispielsweise
eine tatsächliche
Erfassungseinrichtung umfassen, die in der Nähe des Gangwahlhebels angeordnet
ist, oder er kann im Fahrzeugantriebsstrang an anderer Stelle angeordnet
sein, um einige Möglichkeiten
zu erwähnen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
stellt der Gangwahlhebelsensor 16 eine aktuelle Gangwahlinformation
an das elektronische Fahrzeugmodul 18 oder eine andere
Einrichtung bereit, sodass das Modul nicht nur den aktuellen Gang
des Schaltgetriebes ermitteln kann, sondern auch eine Aufzeichnung
des Schalt- oder Gangwechselverlaufs mitführen kann (z. B. ermitteln,
dass das Schaltgetriebe einem Hochschalten vom 1. in den 2. Gang,
einem Herunterschalten vom 3. in den 2. Gang usw. unterzogen wurde).
Wie vorstehend erwähnt
wurde, ist es möglich, dass
der Gangwahlhebelsensor 16 das Gangsignal an das elektronische
Fahrzeugmodul 18 über
das Maschinensteuerungsmodul 20 oder eine andere geeignete
Fahrzeugkomponente bereitstellt.
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Das
elektronische Fahrzeugmodul 18 ist eine elektronische Einrichtung,
die im Fahrzeug angeordnet ist und verwendet werden kann, um eine Maschinenleistung
während
eines Leistungsschaltmanövers,
wie etwa eines No-Lift-Upshifts, zu steuern oder zumindest zu beeinflussen.
In Abhängigkeit von
der speziellen Ausführungsform
kann das elektronische Fahrzeugmodul 18 eine alleinstehende Komponente
sein (wie in 1 schematisch veranschaulicht
ist), es kann in einem anderen elektronischen Fahrzeugmodul enthalten
oder umfasst sein (wie etwa einem Maschinensteuerungsmodul), oder es
kann Teil eines größeren Netzwerks
oder Systems sein (wie etwa eines Antriebs- oder Stabilitätssteuerungssystems
usw.), um ein paar Möglichkeiten
zu benennen. Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
ist das elektronische Fahrzeugmodul 18 ein Antriebssteuerungsmodul
und empfängt
Eingaben von Sensoren 12–16 sowie von den
Objekten 22–26 über das
Maschinensteuerungsmodul 20. Das Antriebssteuerungsmodul
kann eine Anzahl von Funktionen ausführen; diese können beispielsweise
das Steuern einiger Maschinenoperationen wäh rend spezifischer Betriebsbedingungen
(z. B. das Manipulieren des Maschinendrehmoments und/oder der Maschinendrehzahl
während
eines No-Lift-Upshifts), das Steuern der Leistungsverteilung bei
Bedingungen mit rutschiger Straße,
das Aufrechterhalten eines Stabilitätsregelungssystems für das Fahrzeug,
das Aufzeichnen von Informationen und Daten, das Kommunizieren mit
anderen Einrichtungen innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs sowie
alle anderen bekannten Funktionen umfassen.
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Das
elektronische Fahrzeugmodul 18 kann eine beliebige Vielzahl
von elektronischen Verarbeitungseinrichtungen, Speichereinrichtungen,
Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen (E/A-Einrichtungen) und anderen bekannten
Komponenten umfassen. Das elektronische Fahrzeugmodul kann mit anderen Fahrzeugeinrichtungen
und Modulen über
ein geeignetes Fahrzeugkommunikationsnetzwerk elektronisch verbunden
sein und kann mit diesen bei Bedarf interagieren. Bei einer beispielhaften
Ausführungsform
umfasst das elektronische Fahrzeugmodul 18 eine elektronische
Verarbeitungseinrichtung, die elektronische Anweisungen ausführt, welche
Teil einer Software, Firmware, von Programmen, Algorithmen, Scripten
usw. sind und in Speichereinrichtungen des Moduls 18 gespeichert
sein können.
Diese elektronischen Anweisungen können die hier beschriebenen
Maschinensteuerungsprozesse und Verfahren lenken. Das elektronische
Fahrzeugmodul 18 kann beispielsweise auch verschiedene
Sensorlesewerte (z. B. Sensorlesewerte, die das Gaspedal, das Kupplungspedal,
den Gangwahlhebel, die Maschine, das Zündsystem, das Luft/Kraftstoff-System usw. betreffen)
und vorbestimmte Werte und Nachschlagetabellen, die von einem oder
mehreren Algorithmen verwendet werden, speichern. Dies sind selbstverständlich nur
einige der möglichen
Funktionen und Fähigkeiten
des elektronischen Fahrzeugmoduls 18, da auch andere Ausführungsformen
verwendet werden können.
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Das
Maschinensteuerungsmodul 20 kann zahlreiche Aufgaben mit
Bezug auf die Maschinenleistung ausführen und wirkt bei der hier
gezeigten beispielhaften Ausführungsform
als ein Vermittler zwischen dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 und
den Objekten 22–26.
Wie nachstehend erläutert wird,
kann das elektronische Fahrzeugmodul 18 den Maschinenbetrieb
während
eines No-Lift-Upshifts steuern, indem es das Drehmoment und/oder
die Drehzahl der Maschine begrenzt, wenn die Kupplung betätigt ist,
sodass die Maschinendrehzahl nicht ungewünscht hohe Niveaus erreicht.
Ein Weg, dies zu erreichen, besteht darin, dass Steuerungssignale vom
elektronischen Fahrzeugmodul 18 über das Maschinensteuerungsmodul 20 an
die Objekte 22–26 gesandt
werden. Ein anderer Weg besteht darin, dass das elektronische Fahrzeugmodul 18 mit
den Objekten 22–26 direkt
verbunden ist oder durch eine andere Komponente als das Maschinensteuerungsmodul 20 verbunden
ist. Da Maschinensteuerungsmodule in der Technik weitgehend bekannt
und verstanden sind, wurde eine genaue Beschreibung davon hier weggelassen.
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Die
Maschine 22 kann ein beliebiger Typ einer bekannten Fahrzeugmaschine
sein, der herkömmliche
Brennkraftmaschinen, wie etwa Benzin- und Dieselmaschinen, sowie andere Maschinentypen,
wie etwa Hybridmaschinen, umfasst. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
ist die Maschine 22 eine herkömmliche Benzin- oder Dieselmaschine und
ist Teil eines Antriebsstrangs, der ein Schaltgetriebe umfasst.
Die Maschine 22 kann eine Anzahl von Sensoren und Erfassungseinrichtungen
umfassen, welche den in 1 gezeigten beispielhaften Drehzahlsensor 40 und
Drehmomentsensor 42 umfassen. Der Drehzahlsensor 40 stellt
dem Maschinensteuerungssystem 10 ein Maschinendrehzahlsignal
bereit, das allgemein die Position, die Geschwindigkeit und/oder
die Beschleunigung der Maschine 22 darstellt. Verschiedene
Typen von Maschinendrehzahlsensoren sind bekannt und können hier
verwendet werden. Bei einer Aus führungsform
umfasst der Drehzahlsensor 40 eine elektromagnetische Einrichtung
(z. B. ein Hall-Effekt-Element), das in der Nähe eines rotierenden Magneten
montiert ist, der an der Kurbelwelle angebracht ist, sodass er ein
Maschinendrehzahlsignal erzeugen kann, das Maschinenumdrehungen
pro Zeiteinheit darstellt (z. B. Umdrehungen pro Minute (RPM)).
Der Drehmomentsensor 42 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein Maschinendrehmomentsignal
bereit, das allgemein das Drehmoment darstellt, das von der Maschine
erzeugt wird. Wieder sind zahlreiche Typen von Maschinendrehmomentsensoren
und Erfassungsanordnungen in der Technik bekannt und können verwendet
werden. Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
ist der Drehmomentsensor 42 mit einem oder mehreren Punkten
entlang einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle oder von beiden
im Antriebsstrang des Fahrzeugs funktional gekoppelt. Unabhängig davon,
ob der Drehmomentsensor 42 ein tatsächliches Hardwareteil ist,
das ein Maschinendrehmoment direkt misst, oder in Software ausgeführt ist und
das Maschinendrehmoment aus einer anderen Information berechnet,
stellt der Drehmomentsensor dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 Maschinendrehmomentsignale
bereit, die allgemein das Drehmoment an einer oder mehreren Stellen
im Fahrzeugantriebsstrang anzeigen (d. h. von der Maschine an die
Antriebsachse(n)).
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Das
Zündsystem 24 versorgt
eine Zündkerze in
der Maschine 22 mit einem Hochspannungsimpuls, der zum
Einleiten des Verbrennungsprozesses verwendet werden kann, wie in
der Technik bekannt ist. In Abhängigkeit
von der speziellen Ausführungsform
kann das Zündsystem 24 eine
Kombination von Hardware- und/oder Softwarekomponenten umfassen,
die zur Ermittlung des Zündtimings
der Maschine und einer entsprechenden Lieferung eines Zündfunkens
an die Zündkerze
in der Lage sind. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Zündsystem 24 eine
oder mehrere Zündkerzen,
Zündspulen,
Zündmodule
und andere zugehö rige
Hardware- und/oder Softwarekomponenten. Es ist möglich, dass das Zündsystem 24 über sein
eigenes dediziertes elektronisches Zündmodul verfügt, das
gewisse Aspekte des Zündprozesses
steuert, etwa das Zündtiming
usw. Aber es ist auch möglich,
dass das Zündsystem 24 Steuersignale
vom Maschinensteuerungsmodul 20 oder einer anderen Quelle
empfängt,
sodass diese Komponenten die Arbeitsweise des Zündsystems steuern. Es ist festzustellen,
dass das Zündsystem 24 rein
beispielhaft ist und dass andere in der Technik bekannte Systeme
ebenfalls verwendet werden können.
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Das
Luft/Kraftstoff-System 26 versorgt einen Brennraum in der
Maschine 22 mit einer Luft/Kraftstoff-Ladung, die im Verbrennungsprozess
verwendet werden kann, wie in der Technik bekannt ist. Das Luft/Kraftstoff-System 26 kann
einen einer Anzahl verschiedener bekannter Systemtypen umfassen. Diese
umfassen beispielsweise Zentraleinspritzsysteme (CPI-Systeme) oder Zentralkraftstoffeinspritzsysteme
(CPFI-Systeme), Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzsysteme (MPFI-Systeme),
Direkteinspritzsysteme (DI-Systeme), sequentiell und gruppenweise
ausgelöste
Kraftstoffeinspritzsysteme, andere Typen elektronischer Kraftstoffeinspritzsysteme
(EFI-Systeme) sowie
beliebige andere Kraftstoffeinspritzungs-, Vergaser- oder andere
Luft/Kraftstoff-Zufuhrsysteme. Bei einer beispielhaften Ausführungsform
ist das Luft/Kraftstoff-System 26 ein EFI-System, das einen Drosselklappenventilsensor 50,
eine (nicht gezeigte) Kraftstoffpumpe zum Druckbeaufschlagen des
Kraftstoffs, und eine (nicht gezeigte) Düsen/Ventilanordnung umfasst,
die ein elektronisch gesteuertes Solenoid verwendet, um den druckbeaufschlagten
Kraftstoff derart freizusetzen, dass er zerstäubt wird, bevor er dem Brennraum
bereitgestellt wird. Wie das Zündsystem 24 kann
das Luft/Kraftstoff-System 26 sein eigenes dediziertes
elektronisches Zündmodul aufweisen,
das einige Aspekte des Luft/Kraftstoff-Zufuhrprozesses steuert,
wie etwa das Einstellen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, oder es kann Steuersignale
vom Maschinensteuerungsmodul 20 oder einer anderen Quelle
empfangen. Wiederum können
andere Typen von Luft/Kraftstoff-Systemen, welche diejenigen umfassen,
die Vergaser verwenden, stattdessen verwendet werden.
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Der
Drosselklappenventilsensor 50 stellt dem Maschinensteuerungssystem 10 ein
Drosselklappensignal bereit, das allgemein die gegenwärtige Position
und/oder den gegenwärtigen
Status des Drosselklappenventils darstellt, welches wiederum mit
dem Gaspedal verbunden ist und die Luftmenge steuert, die in die
Maschine 22 eintritt. Der Drosselklappenventilsensor 50 kann
eine tatsächliche
Erfassungseinrichtung umfassen, die nahe bei dem Drosselklappenventil
angeordnet ist, oder er kann an einer anderen Stelle angeordnet
sein und die Drosselklappenventilposition auf der Grundlage anderer
Informationen berechnen oder schätzen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
ist der Drosselklappenventilsensor 50 in der Nähe einer
Schmetterlingsventilspindel angeordnet und erfasst den Status oder
die Position des Drosselklappenventils direkt, wobei diese Information
dann über
das Maschinensteuerungsmodul 20 als Drosselklappensignal
an das elektronische Fahrzeugmodul 18 gesandt wird. Es
können
jedoch andere Anordnungen und Verbindungen verwendet werden. Bei
einer anderen Ausführungsform führt das
Maschinensteuerungsmodul 20 Nachschlagetabellen oder andere
Datenstrukturen mit, die auf empirischen Daten beruhen, welche die
aktuelle Position und/oder den Status des Drosselklappenventils anzeigen,
und stellt diese Information dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 auf
Anforderung bereit.
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In 2 ist
eine beispielhafte Ausführungsform 100 eines
Verfahrens zum Steuern einer Fahrzeugmaschine während eines Leistungsschaltereignisses,
wie etwa eines No-Lift-Upshift-Manövers gezeigt. Wie vorstehend
erwähnt
wurde, ist ein No-Lift-Upshift ein Leistungsfahrmanöver, bei
dem das Kupplungspedal betätigt
wird, während
noch Druck auf das Gaspedal beibehalten wird. Anders ausgedrückt nimmt
der Fahrer den Fuß nicht
vom Gaspedal, während
er in einen höheren
Gang des Schaltgetriebes hochschaltet; daher das ”No-Lift-Upshift”. Durch
das Halten des Gaspedals in einer deutlich gedrückten Position während des Hochschaltens
ist der Fahrer zur Verringerung der Schaltzeit des Schaltgetriebes
und damit zum Erhöhen
der Beschleunigung des Fahrzeugs in der Lage. Obwohl ein No-Lift-Upshift
die Beschleunigung oder Leistung des Fahrzeugs verbessern kann,
kann es auch zu übermäßigen Maschinendrehzahlen
führen und
Belastungen auf einige Komponenten des Fahrzeugantriebsstrangs aufbringen.
Folglich kann das Maschinensteuerungsverfahren 100 verwendet
werden, um die Fahrzeugmaschine während eines No-Lift-Upshift-Manövers vorübergehend
so zu steuern, dass die Maschine gut arbeitet ohne übermäßige Maschinendrehzahlen
zu erreichen, die zu einer Beschädigung
des Fahrzeugs führen
können.
Obwohl die folgende beispielhafte Beschreibung im Kontext eines
No-Lift-Upshifts erfolgt, ist festzustellen, dass das Maschinensteuerungsverfahren
nicht auf eine derartige Verwendung begrenzt ist. Das hier beschriebene
Maschinensteuerungsverfahren kann mit anderen Leistungsfahrmanövern und
-techniken ebenfalls verwendet werden, etwa Leistungsschaltmanövern usw.
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Mit
Schritt 110 beginnend bewertet das Verfahren mindestens
eine Fahrerbetriebsbedingung. Eine ”Fahrerbetriebsbedingung” umfasst
im weitesten Sinn einen beliebigen Messwert, Lesewert, eine Bedingung,
einen Status oder einen Zustand, der bzw. die vom Fahrzeug aufgenommen
wird und eine Absicht des Fahrers darstellt. Verschiedene Typen von
Fahrerbetriebsbedingungen sowie Techniken zu deren Bewertung können verwendet
werden. Einige Beispiele geeigneter Fahrerbetriebsbedingungen umfassen
einen Gaspedalstatus, einen Kupplungspedalstatus, einen Gangwahlhebelstatus
für ein Schaltgetriebe
und einen Lenkradwinkel, um einige zu erwähnen. Bei dem Bespiel des Gaspedalstatus stellt
die Position des Gaspedals die Absicht des Fahrers hinsichtlich
der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Beschleunigung dar; somit ermöglicht es das
Erfassen oder das anderweitige Ermitteln der Position des Gaspedals
dem Verfahren 100, diese Fahrerbetriebsbedingung zu bewerten.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
des Schritts 110 empfängt
das elektronische Fahrzeugmodul 18 ein Beschleunigungssignal
vom Gaspedalsensor 12, ein Kupplungssignal vom Kupplungspedalsensor 14 und ein
Gangsignal vom Gangwahlhebelsensor 16, die alle Fahrerbetriebsbedingungen
anzeigen. Es ist auch möglich,
dass das elektronische Fahrzeugmodul 18 Fahrerbetriebsbedingungen
sowie andere Informationen und Daten vom Maschinensteuerungsmodul 20 oder
einer anderen Quelle empfängt.
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Bei
Schritten 112 und 114 ermittelt das Verfahren,
ob das Kupplungspedal bzw. das Gaspedal ausreichend gedrückt sind
oder nicht. Diese Ermittlung kann auf eine Anzahl unterschiedlicher
Wege erfolgen. Zum Beispiel können
die Schritte 112 und/oder 114 die Fahrerbetriebsbedingungen
verwenden, die zuvor gesammelt wurden, um die Position der Kupplungs-
und Gaspedale zu ermitteln; wenn die Pedale über eine gewisse Drehposition
hinaus niedergedrückt
sind, können
sie als gedrückt
betrachtet werden. Es ist festzustellen, dass sich die Kupplungs-
und Gaspedale nicht unbedingt am Ende ihres Pedalwegs befinden müssen (d.
h. gegen das Bodenblech gedrückt),
damit die Schritte 112 und 114 sie als ausreichend
gedrückt
betrachten. Eine beliebige Anzahl unterschiedlicher Techniken, welche
diejenigen umfassen, die statische und dynamische Eingriffspunkte
verwenden, können
verwendet werden, um das ausreichende Drücken eines Pedals zu ermitteln.
Wenn die Schritte 112 oder 114 ermitteln, dass die
Kupplungs- oder Gaspedale nicht ausreichend gedrückt sind, dann kehrt die Steuerung
zu Schritt 110 zur fortgesetzten Überwachung von Fahrerbetriebsbedingungen
zurück.
Wenn sowohl das Kupplungs- als auch das Gaspedal gedrückt sind – das heißt, dass
der Fahrer das Kupplungspedal niedergedrückt hat, ohne das Gaspedal
wesentlich loszulassen – dann
geht die Steuerung zu Schritt 116 weiter. Die in den Schritten 112 und 114 durchgeführten Bewertungen
können
vom Antriebssteuerungsmodul 18 oder einer anderen Einrichtung
durchgeführt
werden.
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Als
Nächstes
ermittelt Schritt 116, ob es wahrscheinlich ist, dass ein
Hochschalten auftreten wird. Ein Hochschalten umfasst typischerweise
ein Schalten in einen höheren
Gang; d. h. ein Schalten vom 1. in den 2. Gang, vom 2. in den 3.
Gang; vom 2. in den 4. Gang usw. Der Schritt 116 kann diese
Ermittlung auf eine von vielen Weisen durchführen. Gemäß einer Ausführungsform
sammelt der Schritt 116 Informationen von einer beliebigen
Kombination von Sensoren, welche die Sensoren 12–16,
die Fahrerbetriebsbedingungen bereitstellen, und die Sensoren 40–42 und 50 umfassen,
welche Fahrzeugbetriebsbedingungen bereitstellen, und verwendet
diese Informationen zum Ermitteln der Wahrscheinlichkeit, dass der
Fahrer das Schaltgetriebe hochschalten wird. Anders ausgedrückt kann
der Schritt 116 eine Vielzahl von Eingängen und Techniken verwenden, um
ein Hochschalten vorherzusehen und diese Situation von einem wahrscheinlichen
Hinunterschalten zu unterscheiden, bei dem der Fahrer möglicherweise
die Drosselklappe kurz öffnen
will, um die Maschinendrehzahl an den heruntergeschalteten Gang
anzupassen (z. B. eine Spitze-Hacke-Hinunterschalttechnik).
Der Schritt 116 kann eine beliebige bekannte Technik zur
Ermittlung der Wahrscheinlichkeit oder zum Vorhersehen eines Hochschaltens
mit dem Schaltgetriebe verwenden. Obwohl das Verfahren 100 angepasst
werden kann, um auf einen No-Lift-Downshift, d. h. ein Hinunterschalten,
ohne den Fuß vom
Gaspedal zu nehmen, zu reagieren, ist die in 2 gezeigte
spezielle Ausführungsform
besonders gut für
No-Lift-Upshift-Manöver
geeignet. Wenn ein Hoch schaltmanöver
oder -ereignis unwahrscheinlich ist oder anderweitig nicht vorhergesehen wird,
dann springt das Verfahren zu Schritt 110 zurück, um mit
dem Überwachen
von Fahrerbetriebsbedingungen fortzufahren. Wenn die Schritte 112–116 ermitteln,
dass ein No-Lift-Upshift wahrscheinlich auftreten wird, dann geht
das Verfahren weiter, sodass ein oder mehrere Aspekte des Maschinenbetriebs
temporär
gesteuert werden können. Es
ist festzustellen, dass die Schritte 112–116 in
einer beliebigen Reihenfolge angeordnet sein können und nicht auf die in 2 gezeigte
beispielhafte Reihenfolge begrenzt sind.
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Wenn
das Verfahren ein No-Lift-Upshift oder ein anderes Leistungsschaltmanöver vorhersieht, dann
kann Schritt 130 die Ausgabe der Maschine 22 während eines
Abschnitts des Leistungsschaltereignisses steuern. Obwohl es möglich ist,
ist es nicht notwendig, die Maschinenausgabe während des gesamten Leistungsschaltereignisses
zu steuern, da der Schritt 130 beispielsweise das Maschinendrehmoment
nur für
einen Abschnitt oder einen Bruchteil des No-Lift-Upshift-Manövers zu
steuern braucht. Bei der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsform
versucht Schritt 130, das Maschinendrehmoment zu steuern
oder zu verwalten, während
Schritt 140 versucht, die Maschinendrehzahl zu steuern oder
zu verwalten. Fachleute werden jedoch feststellen, dass die Manipulation
des Maschinendrehmoments auch eine Auswirkung auf die Maschinendrehzahl
haben kann und umgekehrt. Folglich ist das hier beschriebene Maschinensteuerungsverfahren
nicht auf diese spezielle Anordnung begrenzt, da die Schritte 130 und 140 versuchen
können,
das Maschinendrehmoment, die Maschinendrehzahl, einen anderen Aspekt
der Maschinenausgabe oder eine Kombination daraus zu steuern.
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Eine
Anzahl verschiedener Techniken kann verwendet werden, um das Maschinendrehmoment und/oder
die Maschinendrehzahl zu begrenzen, welche diejenigen umfassen,
die das Zündsystem 24, das
Luft/Kraftstoff-System 26 oder
eine Kombination daraus verwenden. Bei einer Ausführungsform
manipuliert der Schritt 130 das Zündtiming des Zündsystems 24 – z. B.
Zündtiming-Frühverstellungen,
Zündtiming-Spätverstellungen,
Zündfunken überspringen usw. – um das
Maschinendrehmoment zu begrenzen. Zum Beispiel kann Schritt 130 eine
Zündtiming-Spätverstellung
ausführen,
bei welcher der Zündfunke
absichtlich um eine spezifische Gradzahl mit Bezug auf den oberen
Totpunkt (OT) absichtlich verzögert
wird, sodass eine vorhersagbare Abnahme des Maschinendrehmoments
auftritt. Bei einer anderen Ausführungsform
kann Schritt 130 den Inhalt (z. B. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis),
die Masse, das Volumen oder das Vorhandensein (z. B. vollständiges Absperren
des Kraftstoffs) der Luft/Kraftstoff-Ladung manipulieren, die von
dem Luft/Kraftstoff-System 26 an den Brennraum geliefert
wird. Wie die Manipulation des Zündsystems
kann auch die Manipulation des Luft/Kraftstoff-Systems eine vorhersagbare
Auswirkung auf das Maschinendrehmoment aufweisen. Unabhängig davon,
welches Verfahren verwendet wird, um die Ausgabe der Fahrzeugmaschine
zu manipulieren, können
Steuerungstechniken mit offenem und geschlossenem Regelkreis verwendet
werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform stellt der Drehmomentsensor 42 dem
elektronischen Fahrzeugmodul 18 ein Maschinendrehmomentsignal
bereit. Mit dieser Information ist das elektronische Fahrzeugmodul 18 in
der Lage, die Drehzahl, das Drehmoment und/oder eine andere Maschinenausgabe
in der Art eines Regelkreises zu überwachen und einzustellen.
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Bei
Schritt 130 kann das Verfahren das Maschinendrehmoment
unabhängig
von der Absicht des Fahrers steuern oder manipulieren. Anders ausgedrückt kann
das elektronische Fahrzeugmodul 18, wenn es ermittelt,
dass ein No-Lift-Upshift-Manöver bevorsteht,
gewisse Maschinensteuerungsoperationen vorübergehend übernehmen und automatisch Steue rungssignale
an das Zündsystem 24 und/oder das
Luft/Kraftstoff-System 26 bereitstellen. Diese automatisch
erzeugten Steuerungssignale, die im Gegensatz zu Signalen stehen,
die von dem Gaspedal herrühren,
können
gewisse Aspekte des Maschinenbetriebs vorübergehend steuern. Bei einer
beispielhaften Ausführungsform
verringert der Schritt 130 das Maschinendrehmoment auf
ein reduziertes Drehmomentniveau während der Fahrer das Schaltgetriebe
schaltet, und kann damit bis zum Drehmomentmischprozess von Schritt 150 fortfahren.
Es ist vorzuziehen, dass Schritt 130 von einer Verringerung des
Maschinendrehmoments absieht, während
noch Leistung an die Antriebsräder
geliefert wird, da eine derartige Leistungsunterbrechung für den Fahrer wahrnehmbar
sein kann (diese Bedingung sollte solange erfüllt sein, wie die Kupplung
gedrückt
bleibt, was bei Schritt 112 überprüft wurde). In den meisten Fällen wird
das Gangschalten schnell genug ausgeführt, sodass die Maschinendrehzahl
nicht wesentlich abnimmt. Wenn dies der Fall ist, dann kann das Verfahren 100 die
Maschinendrehzahlmanipulation bei Schritt 140 umgehen.
Wenn die Maschinendrehzahl während
des Schaltprozesses jedoch unter ein reduziertes Drehzahlniveau
fällt,
dann kann Schritt 140 die Maschinendrehzahl vorübergehend
halten oder aufrecht erhalten, um diese Verlangsamung auszugleichen.
Schritt 134 kann verwendet werden, um die aktuelle Maschinendrehzahl
gegenüber
dem reduzierten Drehzahlniveau zu bewerten, welches bei dem elektronischen
Fahrzeugmodul 18 oder an anderer Stelle gespeichert sein
kann.
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Wenn
die aktuelle Maschinendrehzahl unter ein reduziertes Drehzahlniveau
fällt,
was während ungewöhnlich langer
Schaltvorgänge
manchmal auftritt, kann Schritt 140 verwendet werden, um
die Maschinendrehzahl zu halten oder aufrecht zu erhalten, sodass
der nächste
Gang sanft eingelegt werden kann. Wie bei Schritt 130 kann
eine Anzahl verschiedener Techniken verwendet werden, um die Maschinendrehzahl
während
des Schritts 140 zu manipulieren oder zu steuern. Gemäß einer
Ausführungsform verwendet
das elektronische Fahrzeugmodul 18 ein Maschinendrehzahlsignal
vom Drehzahlsensor 40, ein Drosselklappensignal vom Drosselklappenventilsensor 50 und
eine Regelung zum Einstellen des Drosselklappenventils derart, dass
eine gewünschte Maschinendrehzahl
erreicht wird. Eine Manipulation des Drosselklappenventils kann
verwendet werden, um die Maschinendrehzahl zu steuern, während eine Manipulation
des Zündsystems
und des Luft/Kraftstoff-Systems verwendet werden kann, um das Maschinendrehmoment
zu steuern. Obwohl die Maschinendrehzahl vorübergehend auf einem erhöhten Niveau
gehalten wird, bleibt sie dennoch unter der erhöhten Maschinendrehzahl, die
andernfalls auftreten würde,
wenn es zugelassen würde,
dass die Maschine sich frei drehen kann, während die Kupplung gedrückt ist.
Durch Halten oder Aufrechterhalten der Maschinendrehzahl auf eine
gesteuerte und gemessene Weise kann Schritt 140 verhindern,
dass die Maschine ihre Drehzahlgrenze erreicht und somit verhindern,
dass das Maschinensteuerungsmodul 20 strenge Korrekturmaßnahmen
ergreift, um eine Beschädigung
der Maschine zu vermeiden (diese Maßnahmen können zum Vermeiden einer Beschädigung der
Maschine wirksam sein, können
aber für
einen Fahrer, der mit einem Leistungsfahren beschäftigt ist, wahrnehmbar
und unerwünscht
sein). Zudem kann Schritt 140 die Maschinendrehzahl auf
einem Haltewert beibehalten, der die Fahrzeugmaschine mit dem Schaltgetriebe
für das
angenommene Hochschalten ”drehzahlmäßig angleicht”. Andere
Techniken zum Steuern der Maschinendrehzahl können auch verwendet werden.
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Schritt 144 ermittelt,
ob das Kupplungspedal ausreichend losgelassen oder außer Eingriff
gestellt ist. Wenn das Kupplungspedal noch gedrückt ist, dann geht die Steuerung
zu Schritt 134 zurück,
um sicherzustellen, dass die Maschinendrehzahl nicht auf ein nicht
akzeptables niedriges Ni veau abgefallen ist. Wenn die Kupplung genügend losgelassen
ist, dann kann Schritt 150 eine Drehmomentmischtechnik
ausführen,
um einen glatten Übergang
in den nächsten Gang
sicherzustellen. Die Drehmomentmischtechnik kann auf viele verschiedene
Weisen ausgeführt
werden. Gemäß einer
Ausführungsform
stellt der Kupplungspedalsensor 14 dem elektronischen Fahrzeugmodul 18 ein
Kupplungssignal bereit, das die Position und damit die Rate einer
Positionsänderung
des Kupplungspedals anzeigt. Nachdem das Kupplungspedal über eine
gewissen Pedalposition hinaus losgelassen ist, beendet Schritt 150 das
Begrenzen des Maschinendrehmoments (wie vorstehend erwähnt wurde,
kann das Verfahren mit dem Begrenzen des Maschinendrehmoments zwischen
den Schritten 130 und 150 fortfahren) und beginnt
mit einem Mischprozess, um das tatsächliche Maschinendrehmoment mit
denjenigen in Übereinstimmung
zu bringen, das vom Fahrer über
das Gaspedal angefordert wird. Ein beliebiger geeigneter Maschinendrehmomentmischprozesstyp,
der in der Technik bekannt sind, kann verwendet werden. Gemäß einer
derartigen Möglichkeit
vergleicht der Schritt 150 das aktuelle Maschinendrehmoment
(das vom Drehmomentsensor 42 bereitgestellt wird) mit dem
angeforderten Maschinendrehmoment (das vom Gaspedalsensor 12 bereitgestellt
wird) und leitet ein Steuerungsschema zum sanften Angleichen der
zwei Drehmomentwerte ab. Ein derartiges Steuerungsschema kann eine
Proportional-Integral-Derivativ-Regelung (PID-Regelung) oder eine
andere bekannte Technik einsetzen, um das Zündsystem 24 und/oder
das Luft/Kraftstoff-System 26 zu
manipulieren. Wieder können auch
andere Modifikations- und
Mischtechniken für das
Maschinendrehmoment verwendet werden.
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Da
die Kupplungsloslasszeit (d. h. die Zeitspanne, die das Pedal benötigt, um
von einer gedrückten
in eine nicht gedrückte
Position zu wandern) recht kurz sein kann, kann Schritt 150 eine
optionale ”Vorauszeit” verwenden,
welche die Pedalweggeschwindigkeit kompensiert. Anders ausge drückt kann
es sein, dass Schritt 150 mit dem Drehmomentmischprozess
früher
beginnen muss, wenn der Fahrer das Kupplungspedal schnell loslässt (z.
B. wenn der Fahrer neben die Kupplung tritt), da sich die Kupplung
so schnell zurückdreht;
dieser Fall erfordert eine größere Vorauszeit,
um dem Drehmomentmischprozess mehr Zeit zur Ausführung zu geben. Wenn der Fahrer
die Kupplung sanft loslässt,
dann kann es sein, dass nur sehr wenig oder keine Vorauszeit benötigt wird,
da der Kupplungsloslasspunkt dem Schritt 150 genügend Zeit
zum korrekten Mischen des Maschinendrehmoments gibt. Bei einer weiteren Ausführungsform
kann der Fahrer in der Lage sein, die Vorauszeitkomponente zu kalibrieren
oder anderweitig einzustellen, indem das Maschinensteuerungssystem 10 mit
einer ”Schiebereinstellung” oder dergleichen
ausgestattet wird.
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Es
versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition
der Erfindung, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter beispielhafter
Ausführungsformen
der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die hier offenbarte(n)
spezielle(n) Ausführungsform(en)
beschränkt,
sondern stattdessen nur durch die nachstehenden Ansprüche definiert.
Darüber
hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen
Aussagen auf spezielle Ausführungsformen
und dürfen
nicht als Einschränkungen
des Umfangs der Erfindung oder der Definition der in den Ansprüchen verwendeten Ausdrücke aufgefasst
werden, außer
wenn ein Ausdruck oder ein Satz vorstehend ausdrücklich definiert ist. Fachleuten
werden verschiedene andere Ausführungsformen
und verschiedene Änderungen
und Modifikationen an der bzw. den offenbarten Ausführungsform(en)
offenbar werden. Beispielsweise kann eine beliebige Kombination
von Schritten im Verfahren 100 verwendet werden, welche
Kombinationen einschließt,
die mehr Schritte, weniger Schritte, oder andere Kombinationen von
Schritten umfassen als diejenigen, die gezeigt und beschrieben sind.
Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen anderen Ausführungsformen, Änderungen
und Modifikationen im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen.
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So,
wie sie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet sind, sollen
die Ausdrücke ”zum Beispiel”, ”z. B.”, ”beispielsweise”, ”wie etwa” und ”wie” und die
Verben ”umfassend”, ”aufweisend”, ”enthaltend” und ihre
anderen Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Aufzählung einer
oder mehrerer Komponenten oder anderer Gegenstände verwendet werden, jeweils
als offen aufgefasst werden, was bedeutet, dass die Aufzählung nicht
so aufgefasst werden darf, dass sie andere, zusätzliche Komponenten oder Gegenstände ausschließt. Andere Ausdrücke sollen
in ihrer weitesten vernünftigen
Bedeutung aufgefasst werden, sofern sie nicht in einem Kontext verwendet
werden, der eine andere Interpretation erfordert.